基于云計算的資源共享平臺的設計與實現(xiàn)

馬睿+李麗芬+劉佩賢+范明軍

摘 要： 分布式存儲的資源共享平臺無法滿足海量網(wǎng)絡資源共享的實時性和穩(wěn)定性需求，針對該現(xiàn)象，提出基于云計算的資源共享平臺，分析云計算平臺的總體架構(gòu)，其由一個運營控制平臺以及多個資源管理平臺構(gòu)成。設計的云計算資源共享平臺的模塊包括計算資源模塊、存儲資源模塊以及網(wǎng)絡資源模塊。重點實現(xiàn)計算資源模塊和存儲資源模塊，給出了計算資源模塊中的虛擬機申請和虛擬機訪問流程。實驗結(jié)果表明，所設計的云計算資源共享平臺可提高運算資源的利用率以及穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞： 云計算； 資源共享； 資源模塊； 總體架構(gòu)

中圖分類號： TN911?34； TP31 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）14?0015?03

Abstract： As the resource sharing platform for distributed storage can′t meet the real?time and stability demands of the massive network resource sharing， a resource sharing platform based on cloud computing is proposed. The overall architecture of cloud computing platform is analyzed， which is composed of an operating control platform and multiple resource management platforms. The cloud computing resource sharing platform module includes computing resource module， storage resource module and network resources module. The computing resource module and storage resource module are elaborated emphatically. The virtual machine application and accessing flow in computing resource module are given. The experimental results show the designed cloud computing resource sharing platform can improve the utilization and stability of computing resources.

Keywords： cloud computing； resource sharing； resource module； overall architecture

隨著網(wǎng)絡技術(shù)的快速發(fā)展，人們對網(wǎng)絡資源的應用性不斷提升。傳統(tǒng)分布式資源共享平臺無法滿足海量資源共享的實時性和穩(wěn)定性需求。而云計算具有海量存儲以及高效率運算性能，可確保用戶在云計算環(huán)境下的收益[1]。因此，設計基于云計算的資源共享平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享和按需分配，增強資源管理的效率和平穩(wěn)性。

1 基于云計算的資源共享平臺的設計

1.1 總體架構(gòu)設計

云計算資源共享平臺包括一個運營控制平臺以及多個資源管理平臺，運營控制平臺實現(xiàn)不同云服務的運營，完成云計算不同類型資源的控制。運營控制平臺包括用戶應用、服務運營、資源控制等內(nèi)容[2]。用戶采用自服務接口Portal完成用戶注冊、服務訂購以及資源使用等功能。運營控制人員采用運營控制接口Portal對用戶、資源模塊以及系統(tǒng)進行控制。

資源管理平臺采用虛擬機接口控制虛擬機資源實施，采用分布式文件接口控制分布式文件存儲資源[3]，采用不同類型部件接口控制不同類型的部件資源，極大增強了資源共享平臺的運行效率。

1.2 資源共享平臺的模塊設計

資源共享平臺包括了云服務需求的不同類型資源模塊，主要有計算資源模塊、存儲資源模塊以及網(wǎng)絡資源模塊。資源共享平臺的模塊如圖1所示。

2 基于云計算的資源共享平臺的實現(xiàn)

2.1 計算資源模塊的實現(xiàn)

計算資源模塊包括虛擬機、X86物理機以及小型機。通過差異承載業(yè)務分析方法運算服務器的資源需求，按照當前部件的功能定位以及負載狀態(tài)[4]，在資源管理平臺中采用相應類型的虛擬機完成承載。

計算機資源業(yè)務由虛擬機請求、虛擬機訪問以及虛擬機備份構(gòu)成。用戶按照自身需求在資源共享平臺內(nèi)實施資源的申請，基于需求將合理的虛擬機數(shù)量以及類型當成申請傳遞到資源管理平臺中，完成申請?zhí)摂M機服務。用戶完成虛擬機申請后，能夠登錄虛擬機實現(xiàn)相關(guān)的訪問。

2.1.1 虛擬機申請流程

云計算資源共享平臺的用戶向運行控制平臺傳遞出申請?zhí)摂M機請求，運行控制平臺向資源管理平臺傳遞塑造申請，資源管理平臺產(chǎn)生資源訂單。資源管理平臺按照用戶申請劃分合理的資源，對虛擬化申請以及網(wǎng)絡實施部署[5]。運營控制平臺基于固定時間將檢索虛擬機狀態(tài)的申請傳遞到資源管理平臺中，平臺對這些申請進行響應。如果運營控制平臺可塑造虛擬機信息[6]，則說明資源管理平臺完成了虛擬機申請資源的劃分，并將完成申請的虛擬機信息記錄下來。虛擬機申請實現(xiàn)流程如圖2所示。

2.1.2 虛擬機訪問流程

采用運營控制平臺實現(xiàn)用戶在云計算資源共享平臺內(nèi)的虛擬機訪問過程[7]。運營平臺形成資源共享平臺的訪問頁面地址，用戶采用改地址對平臺的操作頁面進行訪問。用戶在資源管理平臺操作頁面中輸入操作申請，平臺基于相應的申請實現(xiàn)用戶的操作。資源共享平臺采用運營控制平臺返回用戶的操作結(jié)果，并將結(jié)果呈現(xiàn)在用戶操作頁面中。虛擬機訪問實現(xiàn)流程如圖3所示。

2.2 存儲資源模塊實現(xiàn)

分布式文件存儲系統(tǒng)在X86服務器集群中存儲資源，其通過冗余存儲手段增強存儲數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，為一份數(shù)據(jù)存儲多個副本[8]。該存儲系統(tǒng)采用通用文件訪問接口，實現(xiàn)文件目標處理和文件訪問，具有較高的吞吐率。分布式文件存儲系統(tǒng)主要包括塊存儲和對象存儲兩種手段。其中塊存儲是一種核心的存儲手段[9]，其可向用戶提供塊形式的存儲區(qū)域，從用戶的虛擬機操作系統(tǒng)中加載和卸載塊部件。塊存儲資源模塊由存儲種類、存儲大小、存儲時間等信息塊構(gòu)成。塊存儲資源模板數(shù)據(jù)項設置Template ID用于描述塊存儲資源模板序號，Resource Type表示資源種類，Measure Mode表示基于時長計量，Template Desc表示塊存儲的卷空間大小，Create Time表示塑造塊存儲模塊的時間格式，Resource Info表示資源信息，Grade表示資源等級。分布式文件系統(tǒng)中塊存儲資源模板配置使用XML格式描述，編寫資源實例時采用設置的數(shù)據(jù)項[10]，通過Unix操作系統(tǒng)定義的字段實施調(diào)用。

3 實驗測試與結(jié)果分析

實驗創(chuàng)建的資源共享平臺由內(nèi)存分別是2 GB，4 GB，6 GB以及8 GB的虛擬機、一臺內(nèi)存高于4 GB的主服務器以及安裝Windows 7操作系統(tǒng)的客戶端構(gòu)成。實驗分別采用本文設計的云計算資源共享平臺以及分布式資源共享平臺，對創(chuàng)建的資源共享平臺進行資源管理。通過HttpAnalyzer檢測工具采集數(shù)據(jù)，驗證本文平臺的優(yōu)越性。

3.1 OA響應時間

實驗檢測本文平臺和分布式資源共享平臺，訪問實驗資源共享平臺OA首頁以及公文的時間，結(jié)果如圖4、圖5所示。

分析圖4可得，訪問OA首頁過程中，對于大規(guī)模信息量的響應時間較高，采用本文平臺耗費的時間遠遠低于分布式資源共享平臺。主要是因為分布式資源共享平臺中全部模塊處于相同的服務器中，請求調(diào)用OA首頁的數(shù)據(jù)為變換時間。而本文設計的云計算資源共享平臺中各模塊在對應的虛擬機中，大大降低了模塊間相互調(diào)用耗費的時間。并且分開部署的虛擬機能夠降低模塊間的相關(guān)干擾，增強資源的使用率。從圖5描述的兩種平臺OA公文訪問時間對比結(jié)果可以看出，本文平臺訪問OA公文時間低于分布式資源共享平臺，并且當用戶數(shù)量大幅度提升時，本文平臺的訪問效率也逐漸增加。

3.2 CPU占有率

基于檢測數(shù)據(jù)能夠獲取兩種平臺的CPU占有率對比結(jié)果，如圖6所示。從圖6中能夠得出，相對于分布式資源共享平臺，本文平臺具有更低的CPU占有率，并且具有較高的穩(wěn)定性。說明云計算資源共享平臺能夠優(yōu)化系統(tǒng)的CPU應用情況，合理調(diào)控服務器申請，高效率完成任務。

3.3 網(wǎng)絡流速

實驗基于檢測數(shù)據(jù)對比兩種資源共享平臺的網(wǎng)絡流速，如圖7所示。從圖7能夠得出，本文設計的云計算資源共享平臺的網(wǎng)絡流速高于分布式資源共享平臺，說明本文資源共享平臺具備較高的承載性能和穩(wěn)定性。

4 結(jié) 論

本文設計了基于云計算的資源共享平臺，實驗驗證了該平臺能夠提高運算資源的利用率以及云服務的平穩(wěn)性。

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